Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Klasse af stjerneeksplosioner viste sig at være galaktiske producenter af lithium

Kunstnerens fortolkning af eksplosionen af ​​en tilbagevendende nova, RS Ophiuchi. Dette er en dobbeltstjerne i stjernebilledet Ophiuchus og er cirka 5, 000 lysår væk. Den eksploderer cirka hvert 20. år, når gassen, der strømmer fra den store stjerne, der falder ned på den hvide dværg, når temperaturer på over 10 millioner grader. Kredit:David A. Hardy

Et team af forskere, ledet af astrofysiker Sumner Starrfield fra Arizona State University, har kombineret teori med både observationer og laboratorieundersøgelser og fastslået, at en klasse af stjerneeksplosioner, kaldet klassiske novaer, er ansvarlige for det meste af lithium i vores galakse og solsystem.

Resultaterne af deres undersøgelse er for nylig blevet offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift fra American Astronomical Society.

"I betragtning af lithiums betydning for almindelige anvendelser som varmebestandigt glas og keramik, lithium-batterier og lithium-ion-batterier, og stemningsændrende kemikalier; det er rart at vide, hvor dette element kommer fra, " sagde Starrfield, som er Regents Professor ved ASU's School of Earth and Space Exploration og en Fellow of American Astronomical Society. "Og det er vigtigt at forbedre vores forståelse af kilderne til de elementer, som vores kroppe og solsystemet er lavet af."

Holdet er gået videre med at fastslå, at en brøkdel af disse klassiske novaer vil udvikle sig, indtil de eksploderer som supernovaer af type Ia. Disse eksploderende stjerner bliver lysere end en galakse og kan opdages på meget store afstande i universet.

Som sådan, de bliver brugt til at studere universets udvikling og var supernovaerne brugt i midten af ​​1990'erne til at opdage mørk energi, hvilket får universets udvidelse til at accelerere. De producerer også meget af jernet i galaksen og solsystemet, en vigtig bestanddel af vores røde blodlegemer, som transporterer ilt i hele kroppen.

Klassiske novaer

Universets dannelse, almindeligvis omtalt som "Big Bang, " dannede primært grundstofferne brint, helium og lidt lithium. Alle de andre kemiske grundstoffer, inklusive størstedelen af ​​lithium, dannes i stjerner.

Klassiske novaer er en klasse af stjerner, der består af en hvid dværg (en stjernerest med solens masse, men på størrelse med Jorden) og en større stjerne i tæt kredsløb om den hvide dværg.

Gas falder fra den større stjerne ned på den hvide dværg, og når nok gas har samlet sig på den hvide dværg, en eksplosion, eller nova, opstår. Der er omkring 50 eksplosioner om året i vores galakse, og de lyseste på nattehimlen observeres af astronomer verden over.

Simuleringer, observationer og meteoritter

Adskillige metoder blev brugt af forfatterne i denne undersøgelse til at bestemme mængden af ​​lithium produceret i en nova-eksplosion. De kombinerede computerforudsigelser af, hvordan lithium skabes af eksplosionen, hvordan gassen udstødes, og hvad dens samlede kemiske sammensætning skal være, sammen med teleskopobservationer af den udsendte gas, for rent faktisk at måle sammensætningen.

Starrfield brugte sine computerkoder til at simulere eksplosionerne og arbejdede sammen med medforfatter og amerikanske astronomiske stipendiat Charles E. Woodward fra University of Minnesota og medforfatter Mark Wagner fra Large Binocular Telescope Observatory i Tucson og Ohio State for at få data om nova eksplosioner ved hjælp af jordbaserede teleskoper, kredsende teleskoper og Boeing 747 NASA-observatoriet kaldet SOFIA.

Medforfattere og nukleare astrofysikere Christian Iliadis fra University of North Carolina ved Chapel Hill og W. Raphael Hix fra Oak Ridge National Laboratory og University of Tennessee, Knoxville gav indsigt i de nukleare reaktioner i stjerner, der var afgørende for at løse de differentialligninger, der var nødvendige for denne undersøgelse.

"Vores evne til at modellere, hvor stjerner får deres energi, afhænger af forståelsen af ​​nuklear fusion, hvor lette kerner fusioneres til tungere kerner og frigiver energi, " sagde Starrfield. "Vi havde brug for at vide, under hvilke stjerneforhold vi kan forvente, at kernerne interagerer, og hvad produkterne af deres interaktion er."

Medforfatter og isotopkosmokemiker Maitrayee Bose fra ASU's School of Earth and Space Exploration analyserer meteoritter og interplanetariske støvpartikler, der indeholder bittesmå sten, der er dannet i forskellige slags stjerner.

"Vores tidligere undersøgelser har vist, at en lille del af stjernestøv i meteoritter dannet i novaer, " sagde Bose. "Så det værdifulde input fra det arbejde var, at nova-udbrud bidrog til den molekylære sky, der dannede vores solsystem." Bose udtaler endvidere, at deres forskning forudsiger meget specifikke sammensætninger af stjernestøvkorn, der dannes i nova-udbrud og er forblevet. uændret siden de blev dannet.

"Dette er igangværende forskning i både teori og observationer, " sagde Starrfield. "Mens vi fortsætter med at arbejde med teorier, vi ser frem til, når vi kan bruge NASAs James Webb-rumteleskop og Nancy Grace Roman Telescope til at observere novaer og lære mere om oprindelsen af ​​vores univers."


Varme artikler